管道焊縫磨削機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-管接頭焊接【含cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 管接頭焊縫磨削機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第一章 緒論 1 1.1 砂帶磨削技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2 砂帶磨削的關(guān)鍵技術(shù) 2 1.3 不銹鋼的砂帶磨削 2 1.4 課題研究?jī)?nèi)容 3 第二章 水槽焊縫磨削的數(shù)控砂帶磨床 4 2.1 水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)分析 4 2.2 水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.3本章小結(jié) 6 第三章 水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 3.1 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 8 3.2 M64S數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 8 3.3 磨削機(jī)床系統(tǒng)的控制過(guò)程 11 3.4 PLC輸入輸出點(diǎn)的分配 15 第四章 電氣元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 18 4.1 電機(jī) 18 4.2 變頻器 24 4.3 空氣開(kāi)關(guān) 25 4.4 變壓器 25 4.5 安全保護(hù) 26 4.7 PLC程序設(shè)計(jì) 27 4.8 本章小結(jié) 28 結(jié) 論 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 摘 要 通過(guò)對(duì)水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)的分析，對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)的了解，進(jìn)而對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，主要對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的氣動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對(duì)重要的元器件（如：主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)、變頻器、氣缸等）進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、選型?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括數(shù)控系統(tǒng)的選用、電氣原理圖及其相關(guān)圖紙的繪制。 關(guān)鍵詞：水槽焊縫磨削； 數(shù)控 ；焊縫磨削； Abstract Through the analysis of the process and the movement of tank weld grinding, for tank weld grinding CNC Abrasive belt grinding to understand the structure, design the control system and the groove weld grinding CNC Abrasive Belt Grinding machine. In this process, mainly on the groove weld grinding CNC Abrasive belt grinding machine pneumatic system and control system are designed and the key components (such as: spindle motor, feed motor, inverter, cylinder etc.) for the design and calculation, selection. Control system design includes drawing the selection, numerical control system electrical schematic diagram and related drawings. Keywords: groove weld grinding; CNC; weld grinding; 第一章 緒論 砂帶磨削幾乎能加工所有的工程材料,從一般家庭生活到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域無(wú)所不用。作為有著“萬(wàn)能磨削”和“冷態(tài)磨削”之稱的新型涂附磨削工藝,砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)被當(dāng)作與砂輪磨削同等重要的不可缺少的加工方法。綜觀近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外各類機(jī)床及工具展覽會(huì)情況，結(jié)合砂帶磨削在國(guó)內(nèi)外各行業(yè)的應(yīng)用狀況，可以看出砂帶磨削技術(shù)在制造業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，更有著廣泛的應(yīng)用及發(fā)展前景。 1.1 砂帶磨削技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外的砂帶磨削發(fā)展非常迅速，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，特別是靜電植砂及涂附磨具技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展，歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在砂帶制造技術(shù)和砂帶磨床技術(shù)上都取得了巨大的成就。在砂帶制造技術(shù)方面，隨著許多特殊的涂附磨料及涂附形式的出現(xiàn)，產(chǎn)生了如金剛石、立方氯化硼（CBN）、鋯剛玉、陶瓷磨料、復(fù)合磨料、堆積磨料等各類砂帶，使得砂帶已經(jīng)能用于干磨、高速，大吃刀量等的重磨削領(lǐng)域，及高精密零件的磨削加工領(lǐng)域。日本已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用軟剛帶作為基底的金剛石砂帶，可有效加工一些特殊難加工的高硬度材料，如單晶硅片等。在國(guó)際上知名的砂帶品牌有美國(guó)3M、美國(guó)NYrtYn、德國(guó)Hermes、德國(guó)VSM、德國(guó)KlXngspYr、韓國(guó)DEER、日本牛頭等。在砂帶磨床方面，有大至磨削寬度5米以上的巨型平面磨床，小至牙醫(yī)用的修齒機(jī)等結(jié)構(gòu)形式各異種類，另外，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，像六軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂帶磨床、機(jī)器人砂帶磨削中心、砂帶磨削FMS、并聯(lián)機(jī)構(gòu)的數(shù)控砂帶磨床都已經(jīng)得到應(yīng)用。砂帶磨削技術(shù)現(xiàn)已成為這些發(fā)達(dá)國(guó)家獲得高額經(jīng)濟(jì)效益的一種重要手段,且砂帶磨削量已占磨削總加工量一半以上。 國(guó)內(nèi)的砂帶磨削技術(shù)是在20世紀(jì)70年代末才得以真正發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)的改革開(kāi)放，砂帶磨削技術(shù)日益引起了各行業(yè)、研究單位和企業(yè)的重視，加之砂帶制造技術(shù)的提高及品種的增加，使得砂帶磨削設(shè)備的研究和生產(chǎn)也得到了較大的發(fā)展。砂帶磨削設(shè)備開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的廠家有新鄉(xiāng)機(jī)床廠、上海機(jī)床廠、北京二機(jī)等十來(lái)家企業(yè)；有包括鄭州三磨所、湖南大學(xué)、東北大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、廣西大學(xué)、重慶大學(xué)等在內(nèi)的多家科研院所和高校。 砂帶磨削總的趨勢(shì)正向著強(qiáng)力、高速、高效和精密方向發(fā)展。在磨床結(jié)構(gòu)方面,從單一磨頭向大型、組合（多磨頭、多功能、多工位）形式發(fā)展。在加工工藝方面，與特種加工相結(jié)合的復(fù)合加工方法是砂帶磨削很有前途的發(fā)展方向之一，如與超聲振動(dòng)結(jié)合可形成超聲砂帶精密磨削；與電化學(xué)加工結(jié)合可形成電解砂帶磨削。另一方面自動(dòng)化在砂帶磨削中的應(yīng)用，尤其是數(shù)控砂帶磨床及自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使得砂帶磨削的加工效率和精度有了很大的提高，已經(jīng)使得砂帶磨削精度已經(jīng)進(jìn)入精密和超精密加工行列[1]。 砂帶本身在不斷的發(fā)展和完善中。在砂帶結(jié)構(gòu)方面，近年出現(xiàn)了堆積磨料砂帶、金字塔型砂帶、空心球型砂帶、復(fù)層砂帶、高彈性砂帶、防跑偏砂帶、不等厚砂帶、粒度復(fù)合砂帶等等。砂帶在我國(guó)的制造從國(guó)產(chǎn)到從磨料、半成品、成品的進(jìn)口，再到與國(guó)外砂帶企業(yè)的合資等多種形式，這些都極大地豐富了我國(guó)的砂帶品種，為國(guó)內(nèi)用戶提供了更大的選擇空間。 1.2 砂帶磨削的關(guān)鍵技術(shù) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外砂帶磨削技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的分析，結(jié)合我國(guó)在砂帶磨削技術(shù)上與國(guó)外的差距，砂帶磨削的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在砂帶上。砂帶是砂帶磨削技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵和重要標(biāo)志，能否制造高品質(zhì)的砂帶已經(jīng)作為衡量一個(gè)國(guó)家砂帶磨削技術(shù)高低的標(biāo)準(zhǔn)。作為構(gòu)成砂帶三要素的基體、磨料、粘結(jié)劑以及由此導(dǎo)致影響磨削性能的十種要素，結(jié)合近年來(lái)像高分子新材料、新技術(shù)、新工藝在涂附磨具中的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的廣大砂帶生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該在如下五個(gè)方面加大研究和開(kāi)發(fā)力度，爭(zhēng)取獲得有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)砂帶：①新型基體的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)；② 合成漿料的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)；③ 粘結(jié)劑的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)；④ 磨料的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)；⑤ 砂帶表面涂層的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)[1]。 1.3 不銹鋼的砂帶磨削 不銹鋼重要有兩種，即奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼，當(dāng)在鋼材中增加一定數(shù)量的鉻及鎳以后，就造成了奧氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼在淬火溫度下是純奧氏體組織，冷卻后得到馬氏體組織。各類不銹鋼中會(huì)依據(jù)須要增加一定合金元素比方鉬、鎢、鈦等，以改良其機(jī)械物感性能（高抗侵蝕性、比個(gè)別鋼材高得多的延長(zhǎng)率、端面壓縮率、沖擊值等）。不銹鋼的物感性能與普通鋼材也不同，其導(dǎo)熱穩(wěn)定性好、熱強(qiáng)度高、耐腐蝕性及耐磨性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等領(lǐng)域，但其導(dǎo)熱性差、彈性模量低等特點(diǎn)給磨削加工造成了困難，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外均致力于不銹鋼材料磨削加工性能的改善．在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中，對(duì)不銹鋼產(chǎn)品表面加工質(zhì)量要求越來(lái)越高，以往采用砂輪磨削，但存在砂輪易粘附堵塞，加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，工件易變形、燒傷等問(wèn)題；而砂帶磨削是磨削和拋光 的新工藝，具有磨削效率高、表面加工質(zhì)量好、能量消耗低等特點(diǎn)，對(duì)于各種材料及形狀零件加工的適應(yīng)性和靈活性遠(yuǎn)超過(guò)了常規(guī)砂輪磨削工藝，自6Y年代發(fā)展以來(lái)，受到機(jī)械、制造、材料等行業(yè)越來(lái)越廣泛的關(guān)注，已成為國(guó)內(nèi)外材料與機(jī)械交叉學(xué)科中引人注目的領(lǐng)域[2]。 1.4 課題研究?jī)?nèi)容 針對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削工藝，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的磨床上，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)磨頭只能在某一個(gè)平面上工作，工件在工作臺(tái)上的Y軸方向運(yùn)動(dòng)空間非常有限，磨頭部分不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在水槽矩形腔體倒邊的粗精磨削和拋光時(shí)，存在一定的困難，加工不方便，生產(chǎn)效率低。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了一種新型的水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床，并對(duì)此磨床進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料，對(duì)砂帶磨削有了一定的了解。在此基礎(chǔ)上，對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削磨床了解并加以改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文主要內(nèi)容如下：第一部分，介紹課題研究的背景及基礎(chǔ)；第二部分，介紹水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床；第三、四部分，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括重要元器件的選型，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括控制方案的設(shè)計(jì)、控制電路的設(shè)計(jì)、PLC點(diǎn)位分配、控制器及元器件的選型。 第二章 水槽焊縫磨削的數(shù)控砂帶磨床 2.1 水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)分析 1 加工工藝 水槽采用電阻焊接的方法將金屬管道組裝在一起，然后打磨焊縫并倒角，最后對(duì)水槽進(jìn)行拋光、清洗并安裝附件。 傳統(tǒng)的焊縫打磨方式為人工手砂輪打磨，勞動(dòng)條件差、工作效率低。水槽具有沖壓成型后存在回彈變形，焊縫的幾何尺寸精度不高，對(duì)打磨后的邊緣的表面要求光滑、平順、一致的特點(diǎn)。針對(duì)水槽的特點(diǎn)，如果按照理論尺寸磨削，勢(shì)必造成表面質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。在水槽焊縫誤差不均勻的情況下，為了使磨削后的焊縫均勻、一致，采用磨頭浮動(dòng)的方法來(lái)跟隨水槽焊縫誤差。加工過(guò)程中必須在磨頭上施加一定的浮動(dòng)壓力才能保證磨削的順利進(jìn)行。磨頭的浮動(dòng)壓力由比例閥給定，通過(guò)調(diào)整氣缸內(nèi)的氣壓來(lái)控制磨削壓力。隨著砂帶的使用砂帶上的磨粒逐步鈍化，磨削效率和所磨削產(chǎn)品的質(zhì)
量也逐漸降低。為了保持產(chǎn)品的一致性需要不斷增加磨削壓力,每磨削一個(gè)水槽增加一定磨削浮動(dòng)壓力。當(dāng)砂帶的使用壽命達(dá)到使用極限,機(jī)床自動(dòng)回到方便操作者更換砂帶的位
置,并提醒操作者更換砂帶。砂帶的使用壽命通常設(shè)定為每根砂帶能磨削的工件個(gè)數(shù)。每根砂帶能磨削的工件個(gè)數(shù)通過(guò)使用不同粒度的砂帶實(shí)現(xiàn)粗加工及精加工，粗磨采用40號(hào)砂帶，精磨采用100號(hào)砂帶[3][4]。 2 運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)分析，為提高加工效率，水槽焊縫磨削磨邊機(jī)需要設(shè)計(jì)兩套磨頭機(jī)構(gòu)。每套磨頭機(jī)構(gòu)都分別由砂帶張緊機(jī)構(gòu)、磨頭浮動(dòng)及進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、吸塵系統(tǒng)組成。在進(jìn)行水槽焊縫磨削的加工時(shí)，首先進(jìn)行粗磨，此時(shí)精磨進(jìn)刀機(jī)構(gòu)抬起，粗磨進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)刀接觸輪落下，壓下粗磨吸塵管，然后精磨。精磨時(shí)，粗磨進(jìn)刀機(jī)構(gòu)接觸輪抬起，精磨進(jìn)刀機(jī)構(gòu)接觸輪落下，壓下精磨吸塵管。以此避免更換砂帶，提高磨削效率。 此外，根據(jù)水槽的結(jié)構(gòu)，在磨削過(guò)程中除了需要磨頭主軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還需要在XY平面內(nèi)做平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磨削邊改變的時(shí)候，主軸還需要做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，水槽焊縫磨削的數(shù)控砂帶磨床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)需要三軸聯(lián)動(dòng)。 2.2 水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的磨床上，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)磨頭只能在某一個(gè)平面上工作，工件在工作臺(tái)上的Y軸方向運(yùn)動(dòng)空間非常有限，磨頭部分不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在加工某些復(fù)雜工件或帶曲面工件(如水槽矩形腔體倒邊的粗精磨削和拋光)時(shí)，存在一定的困難，加工不方便，生產(chǎn)效率低。 根據(jù)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削的工藝要求及運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)計(jì)一種龍門式數(shù)控磨邊機(jī)床，以解決現(xiàn)有砂帶磨床在加工復(fù)雜和曲面工件時(shí)加工不方便，生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本龍門式數(shù)控磨邊機(jī)床，具有磨頭機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)，磨頭機(jī)構(gòu)通過(guò)聯(lián)接座安裝在旋轉(zhuǎn)滑座上，旋轉(zhuǎn)滑座上端與旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承安裝在滑座上，滑座通過(guò)直線導(dǎo)軌副支撐在龍門架床身的橫梁上，旋轉(zhuǎn)軸上端安裝有集電環(huán)和回轉(zhuǎn)接頭，工作臺(tái)通過(guò)直線導(dǎo)軌副支撐在床身上，磨頭機(jī)構(gòu)上安裝有吸塵系統(tǒng)。 由于將磨頭機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸安裝在龍門架床身的橫梁上，并且旋轉(zhuǎn)軸的安裝座與橫梁之間還有直線導(dǎo)軌副，即旋轉(zhuǎn)軸不僅可實(shí)現(xiàn)C軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，還具有Y軸直線運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件在床身上作X軸直線運(yùn)動(dòng)，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，整個(gè)磨床能實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸及工件的可移動(dòng)范圍大，為磨削加工水槽焊縫磨削創(chuàng)造了條件。 更進(jìn)一步考慮，上述磨頭機(jī)構(gòu)由粗磨頭和精磨頭兩套機(jī)構(gòu)組成，它們分別安裝在左、右固定板上且均由驅(qū)動(dòng)輪、過(guò)渡輪、張緊輪、接觸輪、砂帶、進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、抬刀氣缸和張緊氣缸構(gòu)成。閉式砂帶包絡(luò)在接觸輪上并繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)輪、過(guò)渡輪和張緊輪，接觸輪安裝在進(jìn)刀機(jī)構(gòu)上。該進(jìn)刀機(jī)構(gòu)為四連桿結(jié)構(gòu)，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的一端聯(lián)接在抬刀氣缸的活塞桿上，張緊輪通過(guò)力臂與張緊氣缸活塞桿相聯(lián)。該進(jìn)刀機(jī)構(gòu)通過(guò)比例閥調(diào)節(jié)氣缸活塞桿的位置，又扮演磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的角色。粗磨頭與精磨頭在各自對(duì)應(yīng)抬刀氣缸的作用下可分別實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀，從而在同一磨床上不用更換砂帶便完成粗磨和精磨工藝。磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)和張緊氣缸分別實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸輪位置和砂帶松緊程度的調(diào)節(jié)[5]。 本結(jié)構(gòu)有益效果是：可實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)磨削加工，磨頭機(jī)構(gòu)的調(diào)整方便、快捷，磨頭機(jī)構(gòu)工作可靠，可完成復(fù)雜和曲面工件的粗精磨和拋光，生產(chǎn)效率高。特別是能滿足水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削的工藝要求。本磨床的機(jī)械結(jié)構(gòu)大致如圖2.2： 圖2.2 磨床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 其中： 1——磨頭機(jī)構(gòu)；2——工作臺(tái)；5——C軸；7——Y軸；8——床身橫梁； 12——X軸；13——床身；27——吸塵系統(tǒng)；38——水槽專用工裝 2.3本章小結(jié) 本章主要介紹了水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削的工藝及運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)比傳統(tǒng)的加工工藝及現(xiàn)代各種加工方法，水槽焊縫磨削采用數(shù)控砂帶磨削是最合適的。針對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削的特點(diǎn)及要求提出了一種龍門式的數(shù)控磨邊機(jī)，并對(duì)此磨邊機(jī)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)說(shuō)明。 第三章 水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 根據(jù)前面對(duì)水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)的分析以及對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確立該磨床的控制系統(tǒng)的方案如下：在現(xiàn)在自動(dòng)化程度已經(jīng)較高的形勢(shì)下，水槽焊縫磨削的磨削加工采用數(shù)控砂帶磨削。因水槽焊縫磨削的加工工藝要求，該數(shù)控系統(tǒng)需要三軸聯(lián)動(dòng)。綜合考慮采用三菱M64S數(shù)控系統(tǒng) 3.2 M64S數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)具有一般通用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分別由控制單元/顯示單元、基本I/O單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)、遠(yuǎn)程I/O單元、RS-232等設(shè)備組成，如圖所示： 圖3.1(a) 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱M64S數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，故當(dāng)其用于加工中心時(shí)的各功能組件也很多，有些組件在本次設(shè)計(jì)中并未遇到，所以在此次設(shè)計(jì)中可將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)稍作簡(jiǎn)化，如圖3.1（b）所示。 圖 3.1（b） 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 三菱M64S數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) （1）所有M64S系列控制器都標(biāo)準(zhǔn)配備了RISC 64 位CPU，具備目前世界上最高水準(zhǔn)的硬件性能。 （2）高速高精度即能對(duì)應(yīng)，尤為適合模具加工。 （3）SSS（Super Smooth Surface）超高平滑表面控制，大幅改善模具加工精度及時(shí)間要求。 （4）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏對(duì)應(yīng)全世界主要通用的12種多國(guó)語(yǔ)言操作界面。 （5）可對(duì)應(yīng)內(nèi)含以太網(wǎng)絡(luò)和IC卡界面，即使在程序運(yùn)轉(zhuǎn)中，所有內(nèi)藏資料都可以傳輸對(duì)立。 （6）坐標(biāo)顯示轉(zhuǎn)換可自由切換（程序值顯示或手動(dòng)插入量顯示切換） （7）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)藏波形顯示功能，工件位置坐標(biāo)及中心點(diǎn)測(cè)量功能。 （8）緩沖區(qū)修正機(jī)能擴(kuò)展，可對(duì)應(yīng)HPS/計(jì)算機(jī)鏈接B/DNC/記憶/MDI等模式。 （9）圖形顯示機(jī)能改進(jìn)；可含有刀具路徑資料，以充分顯示工件坐標(biāo)及刀具補(bǔ)償?shù)膶?shí)際位置。 （10）簡(jiǎn)易式對(duì)話程序軟件。 （11）可對(duì)應(yīng)Windows操作環(huán)境的PLC開(kāi)發(fā)軟件GX Developer。 （12）特殊G代碼和固定循環(huán)程序，如G12/13，G34/35/36，G37.1等。 （13）新機(jī)能擴(kuò)展追加，根據(jù)市場(chǎng)，滿足客戶請(qǐng)求，詳細(xì)給營(yíng)業(yè)單位。 3.3 磨削機(jī)床系統(tǒng)的控制過(guò)程 根據(jù)水槽焊縫磨削的加工工藝及運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)計(jì)該磨床控制系統(tǒng)的整個(gè)控制過(guò)程如下（其中“X”表示PLC的輸入，“Y”表示PLC的輸出）： （1） 程序開(kāi)始 （2） 判斷人是否處于安全位置--用安全光柵檢測(cè)，并將信號(hào)輸 入PLC（X*1）； （3） 檢測(cè)接觸輪和吸塵管是否收回--利用氣缸附帶的磁性開(kāi)關(guān)檢測(cè)（X *3*2個(gè)）； （4） 檢測(cè)砂帶是否張緊--用手感知； （5） 移動(dòng)工作臺(tái)至磨削起點(diǎn)--啟動(dòng)X、Y軸伺服電機(jī)，PLC程序控制（Y*2）； （6） 檢測(cè)是否移動(dòng)到位、是否超越極限位置--利用行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)X、Y的位置（X*4）； （7） 開(kāi)啟磨頭電機(jī)--粗磨/精磨(X*1個(gè))，主軸起/停(X*1個(gè))，變頻器（Y*2個(gè)）； （8） 壓下吸塵管--啟動(dòng)吸塵系統(tǒng)電機(jī)（程序控制或者吸塵器進(jìn)/退，X*1個(gè)），電磁閥動(dòng)作（Y*1*2個(gè)），控制氣缸進(jìn)氣； （9） 壓下接觸輪--電磁閥動(dòng)作（Y*1*2個(gè)），進(jìn)刀氣缸無(wú)桿腔進(jìn)氣，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)進(jìn)刀，磨削開(kāi)始，X、Y、C 三軸聯(lián)動(dòng)，C軸電機(jī)（Y*1）； （10） 反饋磨削壓力并調(diào)整壓力（磨頭浮動(dòng)機(jī)構(gòu)）--電磁閥動(dòng)作； （11） 計(jì)數(shù)，磨削水槽的個(gè)數(shù)--利用數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)數(shù)功能； （12） 磨削是否完成--程序判斷； （13） 抬起接觸輪和吸塵管--兩電磁閥動(dòng)作，進(jìn)而氣缸執(zhí)行動(dòng)作； （14） 檢測(cè)接觸輪和吸塵管是否收回； （15） 移動(dòng)工作臺(tái)至取件位置； （16） 停止磨頭電機(jī)--停止按鈕（X*1個(gè)）； （17） 程序結(jié)束。 通過(guò)以上分析，畫出程序流程圖如圖3.2所示。 圖3.2 程序流程圖 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的控制過(guò)程及流程圖，設(shè)計(jì)了機(jī)床控制面板如圖3.3。 圖3.3 機(jī)床控制面板 其中機(jī)床面板按鍵/指示燈功能設(shè)計(jì)如下： （1） 換砂帶指示燈（黃色）：該指示燈燈亮表示需要更換砂帶。 （2） 運(yùn)行指示燈（綠色）：系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 （3） 故障指示燈（紅色）：系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。 （4） 數(shù)控開(kāi)（SA1）：?jiǎn)?dòng)數(shù)控系統(tǒng)。 （5） 數(shù)控關(guān)（SA2）：關(guān)閉數(shù)控系統(tǒng)。 （6） 啟動(dòng)（SB1）：運(yùn)行數(shù)控程序（數(shù)控系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)有效）。 （7） 停止（SB2）：暫停數(shù)控程序的運(yùn)行，可以按“啟動(dòng)”鍵繼續(xù)運(yùn)行程序。 （8） 緊急停止（SB4）：按下此鍵系統(tǒng)各軸停止，磨頭和吸塵器抬起，主軸停止旋轉(zhuǎn)。解除停止時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“緊急停止”旋鈕，并按下“復(fù)位”按鈕使系統(tǒng)復(fù)位。 （9） 粗磨/精磨（SB5）：當(dāng)其至于“粗磨”狀態(tài)，手動(dòng)操作“抬刀進(jìn)刀”、“吸塵器進(jìn)/退”、“主軸起?！薄ⅰ皳Q砂帶”針對(duì)的是粗磨磨頭；當(dāng)其至于“精磨”狀態(tài)，手動(dòng)操作“抬刀進(jìn)刀”、“吸塵器進(jìn)/退”、“主軸起停”、“換砂帶”針對(duì)的是精磨磨頭。 （10） 主軸啟/停（SB6）：?jiǎn)?dòng)或者停止主軸粗磨/精磨電機(jī)。 （11） 抬刀/進(jìn)刀（SB7）：推進(jìn)與抬起磨頭。 （12） 吸塵器抬/進(jìn)（SB8）：推進(jìn)與抬起吸塵器。 （13） 換砂帶（SB9）：更換砂帶。 （14） 復(fù)位（SB3）：系統(tǒng)功能復(fù)位。按下“復(fù)位”鍵以后正在運(yùn)行的程序?qū)⒘⒓唇Y(jié)束。 （15） 主軸倍率開(kāi)關(guān)：用于主軸速度修調(diào)。 （16） 進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)：用于進(jìn)給軸速度修調(diào)。 （17） X-（SB10）：使磨頭沿X軸負(fù)向移動(dòng)。 （18） X+（SB11）：使磨頭沿X軸正向移動(dòng)。 （19） Y-（SB12）：使工作臺(tái)沿Y軸負(fù)向移動(dòng)。 （20） Y+（SB13）：使工作臺(tái)沿Y軸正向移動(dòng)。 （21） C-（SB14）：使磨頭沿C軸負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)。 （22） C+（SB15）：使磨頭沿C軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.4 PLC輸入輸出點(diǎn)的分配 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的控制分析，繪制出了PLC的輸入輸出信號(hào)見(jiàn)附圖8-14，列得PLC點(diǎn)位分配輸入如表3.1、輸出如表3.2所示。 PLC點(diǎn)位分配表 信號(hào)類型 模塊號(hào) 端子號(hào) 地址值 信號(hào) 輸入 PP72/48模塊一 接口：X333 1 0V (DXCYM) 0V 2 24VDC 輸出* 24V 3 X0 安全光柵（綠） 4 X1 安全光柵（藍(lán)） 5 X2 磁性開(kāi)關(guān)1 6 X3 磁性開(kāi)關(guān)2 7 X4 磁性開(kāi)關(guān)3 8 X5 磁性開(kāi)關(guān)4 9 X6 磁性開(kāi)關(guān)5 10 X7 磁性開(kāi)關(guān)6 11 X10 參考點(diǎn) X軸 12 X11 參考點(diǎn) Y軸 13 X12 參考點(diǎn) Z軸 14 X13 急停 15 X14 限位開(kāi)關(guān)X+ 16 X15 限位開(kāi)關(guān)X- 17 X16 限位開(kāi)關(guān)Y+ 18 X17 限位開(kāi)關(guān)Y- 19 X20 電源模塊就緒信號(hào) 20 X21 電源模塊超溫度信號(hào) 21 X22 數(shù)控開(kāi) 22 X23 數(shù)控關(guān) 23 X24 啟動(dòng) 24 X25 停止 25 X26 復(fù)位 26 X27 粗/精磨 PP72/48模塊二 接口：X111 1 0V (DXCYM) 0V 2 24VDC 輸出* 24V 3 X30 主軸啟/停 4 X31 抬/進(jìn)刀 5 X32 吸塵器進(jìn)/退 6 X33 換砂帶 7 X34 X+ 8 X35 X- 9 X36 Y+ 10 X37 Y- 11 X40 C+ 12 X41 C- 表4.1 PLC點(diǎn)位分配輸入表 信號(hào)類型 模塊號(hào) 端子號(hào) 地址值 信號(hào) 輸出 PP72/48模塊一 接口：X333 31 Y0 電磁閥1YA 32 Y1 電磁閥2YA 33 Y2 電磁閥3YA 34 Y3 電磁閥4YA 35 Y4 電磁閥5YA 36 Y5 電磁閥6YA 37 Y6 粗磨電機(jī) 38 Y7 精磨電機(jī) 39 Y10 三色指示燈（黃） 40 Y11 三色指示燈（紅） 41 Y12 三色指示燈（綠） 42 Y13 PCU的控制 43 Y14 電源模塊脈沖使能 44 Y15 電源模塊控制使能 45 Y16 電源模塊內(nèi)部繼電器控制 表4.2 PLC點(diǎn)位分配輸出表 第四章 電氣元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 4.1 電機(jī) （1）磨頭主軸電機(jī) 磨頭電機(jī)采用6FPVF 系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。 6FPVF 系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，是以變頻器為供電電源的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變電源頻率實(shí)現(xiàn)平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能和控制自動(dòng)化的目的。 6FPVF 系列電動(dòng)機(jī)效率高，調(diào)速范圍廣，精度高，運(yùn)行平穩(wěn)，操作和維修方便，其安裝尺寸符合國(guó)際電工委員會(huì)（XEC）標(biāo)準(zhǔn)，外殼防護(hù)等級(jí)為XP54；電動(dòng)機(jī)有外扇冷風(fēng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)的定額是以連續(xù)工作制（S1）為基準(zhǔn)的連續(xù)定額；電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V；F 級(jí)絕緣；額定頻率為50Hz；電動(dòng)機(jī)可以在3～100 Hz 范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)速，3～50 Hz 為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行；50～100 Hz 為恒功率運(yùn)行。6FPVF 系列電動(dòng)機(jī)適用于驅(qū)動(dòng)軋鋼起重﹑運(yùn)輸﹑機(jī)床﹑印染﹑造紙﹑化工﹑紡織﹑包裝等要求連續(xù)和頻繁正反轉(zhuǎn)的各種機(jī)械設(shè)備上，可與國(guó)內(nèi)外各種變頻電源配套使用。 ①　 粗磨電機(jī) 切入式砂帶磨削的切向力FtY [6] 其中： Us————比磨削能，kg/mm2,不銹鋼取1300kg/mm2，1300kg/mm2=12740N/mm2； vW————工件速度，mm/s，取100mm/s； Vs————砂帶速度，m/s，取25m/s=25000mm/s； ap————實(shí)際（有效）磨削深度，mm，取0.05mm； B————砂帶寬度，mm，取10mm。 所以： 考慮砂帶磨損因素，則 式中 t————磨削時(shí)間，s，取1s； Zs————不同磨粒和磨削參數(shù)，取0.02（1/s） 所以： [6] 則磨削功率 主軸電機(jī)的功率 主軸電機(jī)選用6FPVF系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)。 ②　 精磨電機(jī) 切入式砂帶磨削的切向力FtY [6] 其中： Us————比磨削能，kg/mm2,不銹鋼取1300kg/mm2，1300kg/mm2=12740N/mm2； vW————工件速度，mm/s，取150mm/s； Vs————砂帶速度，m/s，取30m/s=30000mm/s； ap————實(shí)際（有效）磨削深度，mm，取0.02mm； B————砂帶寬度，mm，取10mm。 所以： 考慮砂帶磨損因素，則 式中 t————磨削時(shí)間，s，取1s； Zs————不同磨粒和磨削參數(shù)，取0.02（1/s） 所以： [6] 則磨削功率 主軸電機(jī)的功率 因此，由上表選用6FPVF 50-0.75- 4，不需外扇冷風(fēng)機(jī)。 （2） 進(jìn)給電機(jī) 進(jìn)給電機(jī)采用1FK7伺服電機(jī)。 1FK7伺服電機(jī)是一種特別緊湊型永磁同步電機(jī)，具有大功率高性能，內(nèi)有旋轉(zhuǎn)變壓器（ResYlver）用于速度和位置的監(jiān)測(cè)。1FK7伺服電機(jī)沒(méi)有外部冷卻，通過(guò)點(diǎn)擊表面散熱。具有很高的負(fù)載特性。由控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)可知，進(jìn)給軸采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由減速機(jī)構(gòu)和滾珠絲杠副。進(jìn)給軸的控制原理框圖示意如圖4.4： 圖4.4 進(jìn)給軸的控制原理圖 ①　 X軸 主要技術(shù)參數(shù)選擇：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率η 為0.95，傳動(dòng)比X為6，絲杠螺距p為5mm、直徑30mm、質(zhì)量50kg，小齒輪直徑60mm（0.06m）、質(zhì)量m1為5kg，大齒輪直徑360mm(0.36m)、質(zhì)量m2為30kg，水槽工裝的質(zhì)量m為100kg，電機(jī)的加速時(shí)間0.2s，系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩Tl為2Nm.伺服電機(jī)的最大速度4000rpm。 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到馬達(dá)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 其中： J1————齒輪Z1及其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg·m2； J2————齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2； P————絲杠螺距，mm； M————工件及工作臺(tái)質(zhì)量，kg； 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（齒輪、聯(lián)軸節(jié)、絲杠、軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 所以： 加速度計(jì)算 電機(jī)力矩計(jì)算T= 因此，由上表可知選取1FK7060-5AF71-1。 ②　 Y軸 主要技術(shù)參數(shù)選擇：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率η 為0.95，傳動(dòng)比X為6，絲杠螺距p為5mm、直徑30mm、質(zhì)量50kg，小齒輪直徑60mm（0.06m）、質(zhì)量m1為5kg，大齒輪直徑360mm(0.36m)、質(zhì)量m2為30kg，磨頭頭機(jī)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)滑座的總質(zhì)量m為500kg，電機(jī)的加速時(shí)間0.2s，系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩Tl為2Nm.伺服電機(jī)的最大速度4000rpm。 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到馬達(dá)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 其中： J1————齒輪Z1及其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg·m2； J2————齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2； P————絲杠螺距，mm； M————工件及工作臺(tái)質(zhì)量，kg； 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（齒輪、聯(lián)軸節(jié)、絲杠、軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 所以： 加速度計(jì)算 電機(jī)力矩計(jì)算T= 因此，選取1FK7060-5AF71-1。 ③　 C軸 主要技術(shù)參數(shù)選擇：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率η 為0.95，傳動(dòng)比X為6，絲杠螺距p為5mm、直徑30mm、質(zhì)量50kg，小齒輪直徑60mm（0.06m）、質(zhì)量m1為5kg，大齒輪直徑360mm(0.36m)、質(zhì)量m2為30kg，磨頭質(zhì)量m為300kg，電機(jī)的加速時(shí)間0.2s，系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩Tl為2Nm.伺服電機(jī)的最大速度4000rpm。 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到馬達(dá)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 其中： J1————齒輪Z1及其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， kg·m2； J2————齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2； P————絲杠螺距，mm； M————工件及工作臺(tái)質(zhì)量，kg； 圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（齒輪、聯(lián)軸節(jié)、絲杠、軸）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 所以： 加速度計(jì)算 電機(jī)力矩計(jì)算T= 因此，由上表可知選取1FK7060-5AF71-1。 綜上所述，電機(jī)選型如下： 粗磨電機(jī)：6FPVF 50-1.1-4，不需外扇冷風(fēng)機(jī)； 精磨電機(jī)：6FPVF 50-0.75-4，不需外扇冷風(fēng)機(jī)； X、Y、C軸進(jìn)給電機(jī)：都采用1FK7060-5AF71-1。 此外，由于X、Y、C軸進(jìn)給電機(jī)都采用1FK7060-5AF71-1，故我選用兩塊雙軸功率模塊帶動(dòng)。由上表可以看出，1FK7060-5AF71-1電機(jī)所對(duì)應(yīng)變頻器的額定電流為5A，故我選用功率模塊6SN11 23-1AB00-0AA1（額定電流5A，峰值電流10A）。配套帶全屏蔽的電源電纜6FX6002-5 A01-01 0。由于X、Y、C軸進(jìn)給電機(jī)都采用1FK7060-5AF71-1，電機(jī)相電流4.5A,相電壓220V。故所需電源模塊輸出總功率：P>220*4.5*3=2970W. 因此，根據(jù)選型資料，選擇電源模塊6SN11 45-1BA01-0BA1，用于安裝控制柜的安裝架6SN11 62-YBA04-YBA1. 4.2 變頻器 變頻器采用 MXCRYMASTER420基本型標(biāo)準(zhǔn)變頻器 MlCRYMASTER 420變頻器適合用于各種變速驅(qū)動(dòng)裝置，尤其適合用丁水泵，風(fēng)機(jī)和傳送帶系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它的特點(diǎn)是設(shè)備性能面向用戶的需求，并且使用方便。它的電源電壓規(guī)格很多，因而可在世界范圍內(nèi)應(yīng)用。MXcrYMaster420基本型標(biāo)準(zhǔn)變頻器，該型變頻器采用模塊化設(shè)計(jì)，采用全新的XGBT技術(shù)。通訊功能強(qiáng)，控制精確，可靠性高，電源三相交流（380～480）V（±10%，0.37kW～11kW）。 控制功能： 線性V/f控制；平方V/f控制；可編程多點(diǎn)設(shè)定V/f控制 磁通電流控制，可以改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 在電源消失或故障時(shí)，具有自動(dòng)再起動(dòng)功能 保護(hù)功能：變頻器過(guò)熱保護(hù)；過(guò)電壓保護(hù)；欠電壓保護(hù)；閉鎖電動(dòng)機(jī)保護(hù)；防止失速保護(hù)。 容量的選擇：輕載起動(dòng)或連續(xù)性時(shí)變頻器容量的計(jì)算 ≥1.1 其中：為變頻器的額定輸出電流；為電動(dòng)機(jī)額定電流 因?yàn)榇帜ル姍C(jī)的額定電流較精磨電機(jī)的額定電流大，為22.3A，所以所選變頻器的額定輸出電流應(yīng)大于1.1，即應(yīng)大于24.53A。 綜合以上：選用變頻器：6SE6420-2AD31-1CA1（帶有內(nèi)置A級(jí)濾波器）兩個(gè)； 進(jìn)線電抗器：6SE6400-3CR03-5CD3，兩個(gè)。 PC至變頻器的連接組合件：PC 6SE6400-1PC00-0AA0，兩套。 4.3 空氣開(kāi)關(guān) 空氣開(kāi)關(guān)選用：DZ47-63高分?jǐn)辔⑿蛿嗦菲?空氣開(kāi)關(guān)) 適用范圍：適用于保護(hù)線路的短路和過(guò)載，適用于照明配電系統(tǒng)或電動(dòng)機(jī)的配電系統(tǒng)，外型美觀小巧、重量輕、性能優(yōu)良可靠分?jǐn)嗄芰^高，脫扣迅速，導(dǎo)軌安裝，殼體和部件采用高阻燃及耐沖擊塑料，使用壽命長(zhǎng)，主要用于交流50Hz，額定電壓至400V，額定電流至63A線路的過(guò)載、短路保護(hù)，同時(shí)也可以在正常情況下不頻繁地通斷電器裝置和照明線路。 型號(hào)及含義： 選型分析 由于磨頭電機(jī)分別采用了6FPVF 50-1.1-4和6FPVF 50-0.75-4，它們的額定電流分別為2.89A和2.03A，故YF2、YF3都選用DZ47-63/3p-C3； 由于警示燈選用ＬＴＡ２０５，３段，ＴＪ閃光帶響，１５Ｗ，８５ｄＢ， DC 24Ｖ，額定電流為0.625A，機(jī)床照明燈選用了 JL40A-1，額定電流約1.67A，故YF4選用DZ47-63/1p-C3； 綜合以上，并考慮到伺服供電，YF1選用DZ47-63/1p-C50. 其中，YF1、YF2、YF3、YF4的位置請(qǐng)參看附圖1-主回路分析、2-電源電路分析。 4.4 變壓器 變壓器的功率（容量）是決定于負(fù)載的,即： P2=U2XX2X+U2XXX2XX+......+U2nX2Xn(VA) P1=P2/η(VA) 式中: P2————變壓器次級(jí)功率計(jì)算值 P1————變壓器的初級(jí)功率計(jì)算值 U2X和U2XX————變壓器次級(jí)各繞組電壓(V),其值由負(fù)載決定，U2X為24V。 X2X和X2XX————變壓器次級(jí)各繞組電流(A),其值由負(fù)載決定，又YF4的額定電流為3A，故X2X取3A。 Η————效率，變壓器容量1KVA以下的變壓器容量小,效率較低,一般可取η=0.8到0.9,對(duì)于變壓器容量在100VA以下的,η選小值;變壓器容量在100VA到1000VA者選大值，在此選擇η為0.8。 所以： 考慮單相感性負(fù)荷的功率因數(shù)，則此變壓器選用正泰NBK-100，其中B表示兩相，100表示容量為100W。初級(jí)380V，次級(jí)24V。 4.5 安全保護(hù) 根據(jù)所設(shè)計(jì)的水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床的結(jié)構(gòu)，采用安全光柵代替安全門對(duì)操作人員進(jìn)行保護(hù)。綜合考慮安全光柵的分辨率、檢測(cè)高度等因素，選用用施萊格SCA系列安全光柵25SCA0150-N08 ，它接線說(shuō)明如下，即安全光柵的發(fā)射單元和接收單元都需要用24VDC電源對(duì)其供電，另外接收單元的信號(hào)線綠YSSD1和信號(hào)線藍(lán)YSSD2作為PLC的輸入信號(hào)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作人員的自動(dòng)安全保護(hù)。 4.7 PLC程序設(shè)計(jì) 工程設(shè)計(jì)中，可編程控制器應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)大體上有三種方法，也是使用最多的方法。這些方法的應(yīng)用，也因不同設(shè)計(jì)人員有著不同的技術(shù)水平和習(xí)慣存在著差異。下面介紹一下常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法，以便對(duì)下面的設(shè)計(jì)更有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，也使讀者更加明白可編程控制器的設(shè)計(jì)方法和技巧。 1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。但是它沒(méi)有一個(gè)普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，最后得到的結(jié)果也不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)的多少有關(guān)。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下： （1）確定輸入/輸出電器； （2）確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配； （3）做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖； （4）選擇PLC指令并編寫程序； （5）編寫其它控制控制要求的程序； （6）將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。 2. 邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器組件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問(wèn)題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。因此用邏輯設(shè)計(jì)法也可以適用于PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。 順序控制法 對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下： （1）步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)； （2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)； （3）轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 （4）一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)初始步。 可編程控制器設(shè)計(jì)語(yǔ)言也有多種形式，因其在繼電器的基礎(chǔ)上研制而成，所以大部分都是以開(kāi)關(guān)量為主的控制方式。很多表達(dá)形式也都是電氣符號(hào)的沿用，或直接使用。這樣，PLC的語(yǔ)言就有所不同。梯形圖語(yǔ)言是設(shè)計(jì)中使用最多的，還有流程圖，語(yǔ)句表，這些都為程序的閱讀提供了不同形式的方法，適合電氣方面的工程人員閱讀，也適合電子方面的工程人員進(jìn)行參考使用。 詳細(xì)程序參照源程序 4.8 本章小結(jié) 本章針對(duì)水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削的加工過(guò)程，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體的方案設(shè)計(jì)，并畫出了程序控制流程圖。此外根據(jù)系統(tǒng)的控制方案，對(duì)磨床的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了選擇，并對(duì)重要的元器件進(jìn)行了計(jì)算、選型。 水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨削需要X、Y、C三軸聯(lián)動(dòng)，因此選擇了M64S數(shù)控系統(tǒng)。另外，根據(jù)磨床結(jié)構(gòu)及磨削實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其各部分結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行了合理的估計(jì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)各元器件進(jìn)行了計(jì)算及選型。 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)幾個(gè)多月的努力，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，它涉及到機(jī)電傳動(dòng)控制、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓與氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、電工電子技術(shù)、機(jī)械制圖、理論力學(xué)等多門課程的內(nèi)容，使我對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用有了很大的提高。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我做的主要內(nèi)容有控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)（包括氣動(dòng)系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)）、數(shù)控系統(tǒng)的選擇、重要元器件的計(jì)算及選型、電氣原理圖及其相關(guān)圖紙的繪制。首先，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，考慮到龍門式水槽焊縫磨削數(shù)控砂帶磨床沒(méi)有安全門，于是我采用了安全光柵以保護(hù)工作人員的安全。其次，考慮到水槽焊縫磨削的質(zhì)量要求，每一條焊縫都需要分別采用粗磨和精磨。因此我選擇了 采用兩套磨削機(jī)構(gòu)，從而提高了磨削效率，減少加工時(shí)間，節(jié)省工件的生產(chǎn)成本。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，對(duì)M64S數(shù)控系統(tǒng)有了很深刻的認(rèn)識(shí)，也對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了較全面的把握。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合，對(duì)我運(yùn)用知識(shí)的能力有了很大提高，特別是培養(yǎng)了我理論結(jié)合實(shí)際的作風(fēng)，改變了我以前設(shè)計(jì)不切合實(shí)際的想法，很多設(shè)計(jì)力求標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。但我深深知道自己還有很多地方不足，知識(shí)面還是太狹窄，我會(huì)在今后更努力學(xué)習(xí)和工作，爭(zhēng)取有更大的突破。 致 謝 通過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了。在老師的指導(dǎo)下，我順利地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部任務(wù)。張老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心給我留下了很深刻的印象，同時(shí)也給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響，使我受益匪淺。值此論文完成之際，謹(jǐn)向XXX老師表示衷心的感謝，并感謝同組同學(xué)給我的幫助和支持。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。 參考文獻(xiàn) [1] 數(shù)控磨床磨削運(yùn)動(dòng)精度分析與控制方法的理論研究 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2001 第4期； [2] 孫興偉，董蔚，王可，崔海 數(shù)控機(jī)床零件輪廓加工精度的反洗與控制 制造技術(shù)與機(jī)床2010 第1期； [3] 李道國(guó) 數(shù)控磨床的全閉環(huán)控制及零件磨削精度分析 汽車工藝與材料 2011 第10期； [4] 砂帶磨削中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施_磨具磨料_資訊_磨削網(wǎng)； [5] 砂帶磨削工藝簡(jiǎn)介_(kāi)磨具磨料_資訊_磨削網(wǎng)； [6] 砂帶磨削及其機(jī)床設(shè)計(jì)_磨具磨料_資訊_磨削網(wǎng)； [7] 汪木蘭主編，數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。 [8] 熊光華主編，數(shù)控機(jī)床[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001。 [9] 于春生等編，數(shù)控機(jī)床編程及應(yīng)用[M]，北京：高等教育出版社，2001。 [10] 郁漢琪主編，電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M]，南京：東南大學(xué)出版社.2003。 [11] 郁漢琪主編，機(jī)床電氣及PLC實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[J]，南京工程學(xué)院，2005。 [12] 揚(yáng)公源主編，可編程序控制器[PLC] [M]，北京：電子工業(yè)出版社，2004。 [13] 葉暉，梁福玖主編圖解NC數(shù)控系統(tǒng)[M]——三M64維修技巧，機(jī)械工業(yè)出版社。 [14] 朱曉春主編，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001。 [15] Diansheng C, Yazhou J. 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